【正文】 、面試題及答案詳細(xì)版 一 .浪潮筆試 考察的主要是數(shù)電、模電和微機原理的基礎(chǔ)知識。 、無源濾波器 答案： 最初的濾波器主要是由電阻、電感和電容等無源器件構(gòu)成的無源濾波器，無源濾波器雖然有電路結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、價格低廉等優(yōu)點，但它對有用信號成分也會有很大的衰減作用，本身不具備放大能 力，而且?guī)ж?fù)載能力差，性能不夠理想。 后來，出現(xiàn)了由運放和 RC 元件等構(gòu)成的性能優(yōu)良的有源濾波電路。 相繼出現(xiàn)了開關(guān)電容濾波器、單片集成有源濾波器、數(shù)字濾波器。 五種濾波器類型：低通濾波器 LPF、高通濾波器 HPF、全通濾波器 APF、帶通濾波器 BPF、帶阻濾波器 BEF。 有源濾波器是一種重要的信號處理電路，它可以突出有用頻段的信號，衰減無用頻段的信號，抑制干擾和噪聲信號，達(dá)到選頻和提高信噪比的目的。 利用開關(guān)電容積分器可以構(gòu)成開關(guān)電容濾波器，除了工作頻率外，其精度和其他性能均超過了常規(guī)的有源濾波器，達(dá) 到了實用水平。 擴展： active power filter， APF 利用可關(guān)斷電力電子器件，產(chǎn)生與負(fù)荷電流中諧波分量大小相等、相位相反的電流來抵消諧波的濾波裝置。 一、基本概念： 顧名思義該裝置需要提供電源，其應(yīng)用可克服 LC 濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和無功補償方法的缺點（傳統(tǒng)的只能固定補償），實現(xiàn)了動態(tài)跟蹤補償，而且可以既補諧波又補無功；三相電路瞬時無功功率理論是 APF 發(fā)展的主要基礎(chǔ)理論； APF 有并聯(lián)型和串聯(lián)型兩種，前者用的多；并聯(lián)有源濾波器主要是治理電流諧波，串聯(lián)有源濾波器主要是治理電壓諧波等引 起的問題。有源濾波器同無源濾波器比較，治理效果好，主要可以同時濾除多次及高次諧波，不會引起諧振，但是價位相對高！ 二、基本原理： 有源電力濾波器，是采用現(xiàn)代電力電子技術(shù)和基于高速 DSP 器件的數(shù)字信號處理技術(shù)制成的新型電力諧波治理專用設(shè)備。它由指令電流運算電路和補償電流發(fā)生電路兩個主要部分組成。指令電流運算電路實時監(jiān)視線路中的電流，并將模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送入高速數(shù)字信號處理器（ DSP）對信號進(jìn)行處理，將諧波與基波分離，并以脈寬調(diào)制（ PWM）信號形式向補償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動脈沖，驅(qū)動 IGBT 或 IPM 功率模塊，生成與電網(wǎng)諧波電流幅值相等、極性相反的補償電流注入電網(wǎng)，對諧波電流進(jìn)行補償或抵消，主動消除電力諧波。 三、基本應(yīng)用： 諧波主要危害： ? 增加電力設(shè)施負(fù)荷，降低系統(tǒng)功率因數(shù)，降低發(fā)電、輸電及用電設(shè)備的有效容量和效率，造成設(shè)備浪費、線路浪費和電能損失； ? 引起無功補償電容器諧振和諧波電流放大，導(dǎo)致電容器組因過電流或過電壓而損壞或 無法投入運行； ? 產(chǎn)生脈動轉(zhuǎn)矩致使電動機振動，影響產(chǎn)品質(zhì)量和電機壽命； ? 由于渦流和集膚效應(yīng)，使電機、變壓器、輸電線路等產(chǎn)生附加功率損耗而過熱， 浪費電能并加速絕緣老化； ? 諧波電壓以正比于其峰值電壓的形式增強了絕緣介質(zhì)的電場強度，降低設(shè)備使用壽命； ? 零序（ 3 的倍數(shù)次）諧波電流會導(dǎo)致三相四線系統(tǒng)的中線過載，并在三角形接法的變壓器繞組 ? 使計量儀表特別是感應(yīng)式電能表產(chǎn)生計量誤差； ? 干擾鄰近的電力電子設(shè)備、工業(yè)控制設(shè)備和通訊設(shè)備，影響設(shè)備的正常運行。 四、有源濾波的優(yōu)點和缺點： 優(yōu)點：可動態(tài)濾除各次諧波，對系統(tǒng)內(nèi)的諧波能夠完全吸收；不會產(chǎn)生諧振。 缺點：造價太高；受硬件限制，在大容量場合無法使用 :有源濾波容量單套不超過 100KVA,目前最高適用電網(wǎng)電壓不超過 450V. 五、應(yīng)用場合 有源電力濾波器可廣泛應(yīng)用于工業(yè)、商業(yè)和機關(guān)團(tuán)體的配電網(wǎng)中，如：電力系統(tǒng)、電解電鍍企業(yè)、水處理設(shè)備、石化企業(yè)、大型商場及辦公大樓、精密電子企業(yè)、機場／港口的供電系統(tǒng)、醫(yī)療機構(gòu)等。根據(jù)應(yīng)用對象不同， HTAPFI 型有源電力濾波器的應(yīng)用將起到保障供電可靠性、降低干擾、提高產(chǎn)品質(zhì)量、增長設(shè)備壽命減少設(shè)備損壞等作用。 ■通信行業(yè) 為了滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)中心機房的運行需要，通信配電系統(tǒng)中的 UPS 使用容量在大幅上升。據(jù)調(diào)查，通信低壓配電系統(tǒng)主要的諧波源設(shè)備為 UPS、開關(guān)電源、變頻空調(diào)等。其產(chǎn)生的諧波含量都較高，且這些諧波源設(shè)備的位移功率因數(shù)極高。通過使用有源濾波器可以提高通信系統(tǒng)及配電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，延長通信設(shè)備及電力設(shè)備的使用壽命，并且使配電系統(tǒng)更符合諧波環(huán)境的設(shè)計規(guī)范。 ■半導(dǎo)體行業(yè) 大多數(shù)半導(dǎo)體行業(yè)的 3 次諧波非常嚴(yán)重，主要是由于企業(yè)中使用了大量的單相整流設(shè)備。3 次諧波屬于零序諧波，具備在中性線匯集的特點，導(dǎo)致中性線壓力過大，甚至出現(xiàn)打火現(xiàn)象，存在著極大的生產(chǎn)安全隱患。諧波還會造成斷路器跳閘，耽誤生產(chǎn)時間。 3 次諧波在變壓器內(nèi)形成環(huán)流，加速了變壓器的老化。嚴(yán)重 的諧波污染必然對配電系統(tǒng)中的設(shè)備使用效率和壽命造成影響。 ■石化行業(yè) 由于生產(chǎn)的需要，石化行業(yè)中存在著大量泵類負(fù)載，并且不少泵類負(fù)載都配有變頻器。變頻器的大量應(yīng)用使石化行業(yè)配電系統(tǒng)中的諧波含量大大增加。目前絕大部分變頻器整流環(huán)節(jié)都是應(yīng)用 6 脈沖將交流轉(zhuǎn)化為直流，因此產(chǎn)生的諧波以 5 次、 7 次、 11 次為主。其主要危害表現(xiàn)為對電力設(shè)備的危害及在計量方面的偏差。使用有源濾波器可以很好地解決這方面的問題。 ■化纖行業(yè) 為大幅提高熔化率、提高玻璃的熔化質(zhì)量，以及延長爐齡、節(jié)省能源，在化纖行業(yè)常用到電助熔加熱設(shè)備，借 助電極把電直接送入燃料加熱的玻璃池窯中。這些設(shè)備會產(chǎn)生大量的諧波，且三相諧波的頻譜和幅值差別比較大。 ■鋼鐵 /中頻加熱行業(yè) 鋼鐵業(yè)中常用到的中頻爐、軋機、電弧爐等設(shè)備都會對電網(wǎng)的電能質(zhì)量產(chǎn)生重大的影響，使電容補償柜過載保護(hù)動作頻繁、變壓器和供電線路發(fā)熱嚴(yán)重、熔斷器頻繁熔斷等，甚至引起電壓跌落、閃變。 ■汽車制造業(yè) 焊機是汽車制造業(yè)中不可少的設(shè)備，由于焊機具有隨機性、快速性及沖擊性的特點，使大量使用焊機造成嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題，造成焊接質(zhì)量不穩(wěn)、自動化程度高的機器人由于電壓不穩(wěn)而不能工作，無功補償系 統(tǒng)無法正常使用等情況。 ■直流電機諧波治理 大型直流電機場所都需要先通過整流設(shè)備將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，由于此類工程的負(fù)載容量都較大，因此在交流側(cè)存在嚴(yán)重的諧波污染，造成電壓畸變，嚴(yán)重時會引起事故。 ■自動化生產(chǎn)線和精密設(shè)備的使用 在自動化生產(chǎn)線和精密設(shè)備場合，諧波會影響到其正常使用，使智能控制系統(tǒng)、 PLC 系統(tǒng)等出現(xiàn)故障。 ■醫(yī)院系統(tǒng) 醫(yī)院對供電的連續(xù)性和可靠性有非常嚴(yán)格的要求， 0 類場所自動恢復(fù)供電時間 T≤15S， 1類場所自動恢復(fù)供電時間 ≤T≤15S， 2 類場所自動恢復(fù)供電時間 T≤，電壓總諧波畸變率 THDu≤3%， X 光機、 CT 機、核磁共振都是諧波含量極高的負(fù)載。 ■劇場 /體育館 可控硅調(diào)光系統(tǒng)、大型 LED 設(shè)備等都是諧波源，在運行過程中會產(chǎn)生大量的三次諧波，不但造成配電系統(tǒng)的電力設(shè)備效率低下，而且還會造成燈光頻閃，對通信、有線電視等微弱電回路產(chǎn)生雜音，甚至產(chǎn)生故障。 六、主要發(fā)展?fàn)顩r： 由于有源濾波存在的不足和缺陷，目前國內(nèi)市場上主要以無源濾波為主；國際上以 ABB、ABLEREX（愛普瑞斯）、諾基亞、施耐德（梅蘭日蘭）、西門子為代表，國內(nèi)以山大華天，哈工大、西安賽博、南京亞 派為代表，另外清華大學(xué)電機系研制的 CleanPower 系列有源電力濾波器在自適應(yīng)能力，穩(wěn)定性以及對各種延時的最優(yōu)補償方面有了長足的進(jìn)展，成為了最先進(jìn)的產(chǎn)品之一。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，有源電力濾波器以其巨大的技術(shù)優(yōu)勢、強大功能、逐漸下降的價格，必將最終取代傳統(tǒng)的電容型無功補償裝置，占據(jù)市場主流。 【原創(chuàng)】討論有源濾波器和無源濾波器的缺點 以 THS7327 為例看濾波器的集成化發(fā)展方向 有源濾波器是由集成運放和 R、 C組成，眾所周知它有很多優(yōu)點，但也有如下缺點 : 相對無源要用運放 需要提供電源才能工 作。 電阻、運放等，會產(chǎn)生熱噪聲，使得電路的噪聲增大。 運算放大器等有源元件的高頻特性限制帶寬。 要使用高精度電容與電阻，否則會產(chǎn)生振蕩。 有源元件補償損耗，才可以得到高 Q 值 無源濾波器常是使用電阻、電感與電容構(gòu)成。尤其是電感存在以下問題 : 電感的體積大，市面上的 1mH電感至少要用 1210 的封裝，比 1mH大的電感都要有芯片那么大。 電感在電路中使用需要考率多方面：磁的影響了很多方面，電路中遇到磁的問題是最麻煩的問題了。 3 、 L與 C 中寄生電阻產(chǎn)生電路中的損 耗等 推薦看一本書 日本人寫的 就是翻譯得太差了 《 LC 濾波器設(shè)計與制作》呵呵 鑒于以上原因，對濾波器的集成化發(fā)展迫不及待，集成化使得運放、電阻、電感的性能進(jìn)一步提高 ,也使得電路更為便捷。 如 TI 公司的 THS7314/7315/7316/7318/7327/7347 等等，都是將濾波器內(nèi)部集成，通過選通的方式來選擇濾波器的頻率， THS7327